Artículo proceso

|DISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE AMONÍACO A PARTIR DE GAS NATURAL |

DESIGN OF THE PLANT OF PRODUCTION OF AMMONIA FROM NATURAL GAS

SEBASTIAN CISNEROS
Universidad Nacional de Colombia, Medellín,
sacisner@unal.edu.co

MARÍA FERNANDA PINEDA ECHEVERRI
Universidad Nacional de Colombia, Medellín,
mfpineda@unal.edu.co

CLAUDIA PATRICIA RODRÍGUEZHIDALGO
Universidad Nacional de Colombia, Medellín,
cprodrigh@unalmed.edu.co

YULIANA VELÁSQUEZ HERNANDEZ
Universidad Nacional de Colombia, Medellín,
yvelasq@unal.edu.co


 
RESUMEN: En este artículo se presenta el diseño de una planta de producción de amoníaco a partir de gas natural. Se realiza una descripción detallada de las materias primas utilizadas, el diagrama de proceso, losequipos empleados y su descripción (funcionalidad y condiciones de entrada) y la simulación del proceso en Chemcad. Se muestra también el estudio de mercado, para determinar la demanda de Amoníaco, el análisis de factibilidad económica, costos del proceso, precio del producto, cantidad a producir y la ubicación de la planta.
 
PALABRAS CLAVE: Haber-Bosh, Amoníaco, gas natural, síntesis, catalizador,hidrógeno, nitrógeno.

ABSTRACT:  This article shows the design for the production of ammonia from natural gas. A detailed description for raw material is made, the process diagram, the employed equipment and its description (functionality and inlet conditions) and the Chemcad simulation. Also market study, economic feasibility, process costs, product price, production quantity, and plantlocation are shown.

KEYWORDS: Haber-Bosh, ammonia, natural gas, synthesis, catalyst, hydrogen, nitrogen.

1. INTRODUCCIÓN 

La demanda creciente, la importancia y la amplia aplicación del Amoníaco, llevan al Ingeniero Químico al análisis de sistemas con dichas características, con el objetivo de optimizar el proceso, no sólo con la intención de aumentar la eficiencia sino, de disminuir loscostos energéticos y de materias primas.

El Amoníaco actualmente se usa principalmente como fertilizante al igual que otros compuestos de amonio, sin embargo, determinado porcentaje de la producción, se usa como materia prima para la producción de resinas poliméricas, explosivos, ácido nítrico, en la industria de papel, de textiles, de alimentos, de cuero, de productos farmacéuticos, entreotros.

La síntesis de Amoníaco, se realiza por el principal proceso denominado Haber-Bosh, consistente en la reacción directa de Hidrógeno y Nitrógeno gaseosos.
La fuente de Nitrógeno es el aire, mientras que la fuente de Hidrógeno pueden ser varias como: gas natural, Naftas, gas de coquerías, fuel oil, electrólisis de agua, entre otros.

Con base en la revisión rigorosa de la bibliografía, elgas natural ha sido el más usado para la síntesis de Amoníaco, contándose con suficiente soporte teórico y posibilidades de mejorar etapas del proceso de producción.

En adición, por tratarse de una catálisis heterogénea, es determinante en el proceso las condiciones de temperatura, presión y el tipo de catalizador a usar, aprovechándose herramientas de simulación y análisis de sensibilidad delsistema para determinar las condiciones óptimas de operación.

Con base en lo anterior, se propone el diseño de una planta de producción de Amoníaco a partir de gas natural, se caracterizan las materias primas, se identifican los equipos y su función en el proceso, los materiales, se realizan los balances de materia y energía, se determinan las condiciones de temperatura, presión, cinética,dimensionamiento, distribución y localización de la planta y posteriormente la simulación.

2. MATERIAS PRIMAS

2.1 Amoníaco: PRODUCTO

Fórmula química: NH3. Puede presentarse como gas, líquido o en solución.

Almacenamiento: Industrialmente el Amoniaco está disponible como gas licuado en cilindros de acero, carro tanques presurizados, barcazas (en todos lleva la etiqueta “Gas...